铸造铝合金机械性能
各种铸造铝合金牌号的 主要特点及应用 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。（ZL101A合金是以ZL101合金为基础严格控制杂质含量，改进铸造技术可以获得更高的力学性能。铸造性能，耐腐蚀性能和焊接性良好。用于铸造各种壳体零件，飞机的泵体、汽车变速箱、燃油箱的弯管等） Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A
2.3．1 铸造铝合金的一般特性 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件．用于铸造的铝合金必须具备以下特性，其中最为关键的是流动性和可填充性。 (1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性； (2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点： (3)导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短； (4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制； (5)铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向： (6)化学稳定性好，有高的抗蚀性能； (7)不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理； (8)铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产，也可用真空铸造、 低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。 2.3．2铸造铝合金的牌号与状态表示方法 铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。目前，世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金，但目前基本的合金只有 以下6类： (1)A1-Cu铸造铝合金； (2)Al-Cu-Si铸造铝合金； (3)Al-Si铸造铝合金； (4)Al-Mg铸造铝合金； (5)A1-zn-Mg铸造铝合金； (6)Al-Sn铸造铝合金： 铸造铝合金系目前国际上无统一标准，各国(公司)都有自己的合金命名及术语，下面分别简述如下。 2．3．2．1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法 (1)按GB8063规定，铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素的平均含量。在牌号的最前面用“z”表示铸造，例 如ZAISi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7％，平均含镁量小于1％。另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。zL后面第一个数字表示台金系列．其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜，铝镁．铝锌系列合金，ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。优质合金的数字后面附加字母“A”： (2)合金铸造方法和变质处理代号。 S——砂型铸造； J——金属型铸造； R——熔模铸造； K——壳型铸造； B——变质处理。 (3)合金状态代号。 F——铸态； T1——人工时效；
铸造铝合金的力学性能 1合金分类和代号 合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。 ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。 优质合金在其代号后附加字母“A”。 合金种类Al-Si系Al-Cu系Al-Mg系Al-Zn系合金代号ZL1XX ZL2XX ZL3XX ZL4XX 2合金铸造方法、变质处理代号 代号名称代号名称 S 砂型铸造K 壳型铸造 J 金属型铸造Y 压力铸造 R 熔模铸造 B 变质处理 3合金热处理状态代、类别及特性 热处理状态代号热处理状态 类别 特性 F 铸态—— T1 人工时效对湿砂型、金属型、特别是压铸件由于冷却速度较快，有部分固溶效果。扔时效可提高强度、硬度、改善切削加工性能。 T2 退火消除铸件在铸造加工过程中产生的应力，提高尺寸稳定性及合金的塑性。 T4 固溶处理加自 然时效 通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特 别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。 T5 固溶处理加不 完全人工时效 固溶处理后进行不完全人工时效，时效是在较低的温度或较短时间 下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。 T6 固溶处理加完 全人工时效 可获得最高的抗拉强度但塑性有所下降。时效在较高温度或较长时 间下进行。 T7 固溶处理加稳 定化处理 提高铸件组织及尺寸稳定性和合金的抗腐蚀性能。主要用于较高温 度下工作的零件，稳定化处理温度可接近于铸件工作温度。 T8 固溶处理加软 化处理 固溶处理后采用高于稳定化处理的温度，获得高塑性和尺寸稳定性 好的铸件。 T9 冷热循环处理充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件
2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐蚀性能好等特点，适用于在高温315℃下工作的结构件、高强度焊接件，在航天和航空得到广泛的应用。2219铝合金属于可热处理强化形变形铝合金，在固溶时效处理之后，铝合金的力学性能得到很大提高。 一、化学成分 2219 铝合金管材的化学成分应符合 GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国标的规定，具体化学成分见表 1。 表 1 2219铝合金的化学成分 Cu Mn Si Zr Fe Mg Zn V Ti Al 5.8~ 6.80.2~0.4≤0.20.1~0.25≤0.3≤0.020.100.05~0.150.02~0.1Ba 二、2219铝合金的主要性能 不同热处理状态下的2219铝合金在20°C 时的体积电导率为44/%IACS(O态)、28/%IACS(T31、T37、T351 态)、30/%IACS(T62、T81、T87、T851 态)；不同状态的 2219 铝合金在20 °C 时的电阻率为39/nΩ·m(O 态)、62/nΩ·m(T31、T37、T351 态)、57/nΩ·m(T62、T81、T87、T851 态)；各种状态下的2219 铝合金在20 °C 时的电阻温度系数均为0.1/ nΩ·m·K-1。其中T3 表示经过热处理之后再冷加工处理，最后自然时效到基本稳定的状态，第二位数字表示经过热处理之后进行冷加工的变形量。T62 适用于退火态或者自由加态的材料，经过固溶热处理之后，进行人工时效的产品。T8 表示经过固溶热处理之后进行经冷加工，最后人工时效的状态，第二位数字代表冷加工时，对材料进行的变形量。此外，在上述所述热处理状态的代号后面添加“51”，表示产品进行了消除应力处理。 2219-O热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa；2219-T42 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa；2219-T31和2219-T351热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa；2219-T37 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为395 MPa、315 MPa、11%以及73 GPa；2219-T62 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa；2219-T81 和2219-T851 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为455 MPa、350 MPa、10 %以及73 GPa；2219-T87 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为475 MPa、395 MPa、10 %以及73 GPa。 三、加工工艺 a.铝合金型材生产包括熔铸、挤压和氧化三个过程。 1、熔铸是铝材生产的首道工序。主要过程为：（1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。（2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。（3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。 2、挤压：挤压是型材成形的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。 3、氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。其主要过程为：（1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗，裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。还可以
一铝的基本特性与应用范围 二铝及铝合金的分类 纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金)，也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。
纯铝— 1×××系，如1000合金 非热处理型合金 Al-Mn系合金— 3×××系，如3003合金 Al-Si系合金— 4×××系，如4043合金变形铝合金 Al-Mg系合金— 5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金— 2×××系，如2024合金 Al-Mg-Si系合金— 6×××系，如6063合金铝及热处理型合金 Al-Zn-Mg系合金—7×××系，如7075合金铝合金 Al-其它元素— 8×××系，如8089合金 纯铝系 非热处理型合金 Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金 Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金 Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg 合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2 中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 — 1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，未与国际四位数字体系牌号的变形铝合金接轨的，采用四位字符牌号（但试验铝合金在四位字符牌号前加X）命名，并按要求注册化学成分。 四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，如1×××系为工业纯铝，2×××为Al-Cu系合金，3×××为Al-Mn系合金，4×××为Al-Si系合金，5×××为Al-Mg系合金，6×××为Al-Mg-Si系合金，7×××为Al-Zn-Mg系合金，8×××为Al-其它元素合金，9×××为备用合金组。 除改型合金外，铝合金组别按主要合金元素来确定，主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素。当有一个以上的合金元素极限含量算术平均值同为最大时，应按Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn、其它元素的顺序来确定合金组别。牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。 我国的变形铝及铝合金表示方法与国际上较通用的方法基本一致。 3.3 中国变形铝合金状态代号及表示方法 根据GB/T16475–1996标准规定，基础状态代号用一个英文大写字母表示。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位、两位或多位阿拉伯数字表示。 3.3.1基础状态代号
一般多于相应的变形铝合金的含量。 铸造铝合金的分类铸造铝合金的优缺点 一、铸造铝合金的分类 据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。 (1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在4%～13%。有时添加0.2%～0.6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。 (2)铝铜合金，含铜4.5%～5.3%合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。 (3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。 (4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。 铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系，具有与变形铝合金相同的强化机理﹙除应变强化外﹚，他们主要的差别在于：铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素﹙通常是硅﹚，以使合金有相当的流动性，易与填充铸造时铸件的收缩缝。目前基本的合金只有以下6类； ①AI-Cu合金,②AI-Cu-Si合金③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合金，⑥AI-Sn合金。 二、铸造铝合金的优缺点 铸造铝合金优点： 1、产品质量好：铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级;表面光洁度好，一般相当于5~8级;强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30%，但延伸率降低约70%;尺寸稳定，互换性好;可压铸铝薄壁复杂的铸件。例如，当前锌合金压铸铝件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0.5mm;最小铸出孔径为0.7mm;最小螺距为0.75mm。
一 JIS 1000 系列－－纯铝系 1、1060作为导电材料IACS保证61%，需要强度时使用6061 电线 2、1085 1080 1070 1050 1N30 1085 1080 1070 1050 —成形性、表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。因为是纯铝、其强度较低，纯度愈高其强度愈低。日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材 3、1100 1200 AL纯度%以上之一般用途铝材，阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件 1N00 －强度比1100略高，成形性良好，其化特性与1100相同。 二日用品 2000 系列－－ AL x Cu 系铝铜 1、 2011快削合金，切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。要求耐蚀性时，使用6062系合金音量轴、光学组件、螺丝头。 2、2014 2017 2024 含有多量的Cu，耐蚀性不佳，但强度高，可作为构造用材使用，锻造品亦可适用，航空器、齿轮、油、压组件、轮轴。 3、 2117固溶化热处理后，作为铰钉用材，为延迟常温时效速度之合金。 4、2018 2218 锻造用合金。锻造性良好且高温强度较高，因此使用于需要耐热性之锻造品，耐蚀性不佳，汽缸头、活塞、VTR 汽缸。 5、 2618锻造用合金。高温强度优越但耐蚀性不佳。活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组件。 6、2219强度高，低温及高温特性良好，溶接性也优越，但耐蚀性不佳。低温用容器、航太机器。 7、2025 锻造用合金。锻造性良好且强度高，但耐蚀性不佳。螺旋桨、磁气桶。2N01－锻造用合金。具耐热性，强度也高，但耐蚀性不佳。航空器引擎、油压组件。 三 3000 系列－－AL x Mn 系铝锰 1、3003 3203 强度比1100约高10%，成形性、溶接性、耐蚀性均良好。一般器物、散热片、化妆板、影印机滚筒、船舶用材 2、3004 3104 强度比3003高，成形性优越，耐蚀性也良好。铝罐、灯炮盖头、屋顶板、彩色铝板 3、3005 3005 强度比3003高约20%，耐蚀也比较好。建材、彩色铝板 4、 3105 3105 强度比3003略高，其他之特性与3003类似。建材、彩色铝板、瓶盖 四 4000 系列－－AL x Si 系 1、4032耐热性、耐摩秏性良好，热膨胀系数小。活塞、汽缸头
精心整理 页脚内容 各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti ，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上合金是以 Zl102 不Zl104 Zl105、Fe ZL106 气密性、主要ZL107 ZL107ZL108 ZL108由于含Si 量较高，又加入了Mg 、Cu 、Mn ，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，也可采用砂型铸造。 ZL109 这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni 合金，由于含Si 量提高，并加入了Ni ，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，线膨胀系数和密度也有较大的降低，适合制作内燃发动机活塞及要求耐磨且尺寸、体积稳定的零件。主要用金属型铸造和砂型铸造。 ZL111
精心整理 页脚内容 ZL111是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn 、Ti ，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。其焊接和切削加工性能一般。适合铸制形状复杂、承受重大负荷的动力结构件（如飞机发动机的结构件、水泵、油泵、叶轮等），要求气密性较好和在较高温度下工作的零件。主要采用金属型和砂型铸造，也可采用压铸。 ZL114A ZL112是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn 、Ti ，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。其焊接和切削加工性能一般。适合铸制形状复杂、承受重大负荷的动力结构件（如飞机发动机的结构件、水泵、油泵、叶轮等），要求气密性较好和在较高温度下工作的零件。主要采用金属型和砂型铸造，也可采用压铸。 ZL115 有较好的铸造性能和较高的力学性能，主要用作大负荷的工程结构件及其它零件，如阀门壳体、叶ZL116 Fe ZL117量元算料，铸造。 都是 ZL201ZL201A 多用砂型铸造。 ZL202 ZL202有比较好的铸造性能和较高的高温强度、硬度及耐磨性能，但抗蚀性较差。适合铸制工作温度在250℃载荷不大的零件，如气缸头等。主要用砂型铸造和金属型铸造。 ZL203 由于ZL203降低了Si 的含量，流动性稍差，热裂倾向较大，抗蚀性也比较差，但有较好的高温强度和焊接及切削加工性能。适合铸制工作温度在250℃以下承受载荷不大的零件以及常温下有较大载荷的零件，如仪表零件，曲轴箱体等。多用砂型铸造和低压铸造。 ZL204A 这是高纯度、高强度铸造Al-Cu 合金，也有较好的塑性和较好的焊接和切削加工性能，但铸造性能较差。适合铸制有较大载荷的结构件，如支承座、支臂等零件。多采用砂型铸造和低压铸造。
铝合金铸造工艺简介 一、铸造概论 在铸造合金中，铸造铝合金的应用最为广泛，是其他合金所无法比拟的，铝合金铸造的种类如下： 由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。 1、铝合金铸造工艺性能 铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。 (1) 流动性 流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。 影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。 实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。 (2) 收缩性 收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。 铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。 ①体收缩 体收缩包括液体收缩与凝固收缩。 铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起
理论上是2.7，要看成型方法i: 压铸的2.6-2.63 左右，挤压的2.68-2.7，锻造的2.69-2.72 铝合金的典型机械性能(Typical Mechanical Properties) 铝合金牌号及状态拉伸强度(25°C MPa) 屈服强度(25°C MPa) 硬度500kg 力10mm球 延伸率1.6mm(1/16in)厚 度 5052-H1121751956012 5083-H1121802116514 6061-T6513102769512 7050-T745151045513510 7075-T65157250315011 2024-T35147032512020 铝合金的典型物理性能(Typical Physical Properties) 铝合金牌号及状态热膨胀系数 (20-100℃) μm/m·k 熔点范围 (℃) 电导率 20℃(68℉) (%IACS) 电阻率 20℃(68℉) Ωmm2/m 密度 (20℃)(g/cm3) 2024-T35123.2500-635300.058 2.82 5052-H11223.8607-650350.050 2.72 5083-H11223.4570-640290.059 2.72 6061-T65123.6580-650430.040 2.73 7050-T745123.5490-630410.0415 2.82 7075-T65123.6475-635330.0515 2.82 铝合金的化学成份(Chemical Composition Limit Of Aluminum ) 合 金牌号硅 Si 铁 Fe 铜Cu锰Mn镁Mg铬Cr锌Zn 钛 Ti 其它铝 每 个 合 计 最小 值 202 423. 2 0.5 3.8- 4. 9 0.3-0 .9 1.2-1 .8 0.10.25 0.1 5 0.0 5 0.1 5 余量 505 2250.40.10.1 2.2-2 .8 0.15-0. 35 0.1-- 0.0 5 0.1 5 余量 508 323. 8 0.40.1 0.3-1 .0 4.0-4 .9 0.05-0. 25 0.25 0.1 5 0.0 5 0.1 5 余量
SAE J452 2003年12月修订版 SAE（汽车工程师学会）国际车辆表观信息报告 一般信息—SAE铸造铝合金的化学成分、机械和物理性能 前言—此文件依据新的SAE技术标准部的格式，除此之外，没有其它任何改动。 1. 范围—SAE铸造铝合金的相关标准涉及很大范围的铸件，包括一般用途和特殊用途的铸件，但不包括所有的商业用合金。近些年来，铝合金已经被很多编码体系采纳，见表1。最近，SAE推荐使用UNS 编码体系来区别这些材料，铸件主要通过砂模铸造、永久铸模铸造和拉模铸造方法制取；然而，外壳空模、熔模铸造、石膏型铸造以及其他一些不常用的铸造方法也被采用，如果合金没有所需的特性，推荐生产商可以考虑这些方法。 2. 引用的文件 2.1 适用的出版物—以下出版物这里组成一组规范，如没有其它说明，以SAE的最新版本为准。 2.1.1 ASTM出版物—可从ASTM（美中试验材料协会）索取 ASTM E 29—使用有效测试数据测试规范适用性的方法 ASTM E 34—铝及铝合金化学分析测试方法 ASTM E 117—生铅的点到面光谱分析方法 ASTM B 557—变形和铸造铝合金及镁合金的张力测试方法 3. 铸件类型—通用—铸造铝合金通常有两种类型：不可热处理的和可热处理的。不可热处理合金一般在铸态使用(F)，可以进行退火+回火处理(O)，消除铸造应力或减少加工畸变。 1/24
SAE J452 2003年12月修订版 可热处理合金一般在某种热处理状态下使用，这是由于热处理可以提高强度，处理制度通常是高温固溶处理+水淬+低温时效处理（T6）。在T7条件下，铸件进行高温固溶处理后时效，可得到中高温下使用时性能稳定，切削时不易变形的产品。有时不进行人工时效处理，铸件经淬火后自然时效使用(T4)；有时（尤其用于高温时）不进行固溶处理，只进行稳定化处理或时效处理(T5)，这种热处理可取得一定的应力松弛，通过调整热处理制度可以取得较好综合性能，而且常用的处理制度可以形成一组热处理规范。 2/24
铸造铝合金物理性能 合金代号密度 ρ /g·c m-3 熔化 温度 范围 /℃ 20～100℃ 时平均线膨 胀系数α /μm·(m· K)-1 100℃时比 热容с /J·(kg· K)-1 25℃时热 导率λ /W·(m· K)-1 20℃ 时电 导率 κ (%IAC S) 20℃ 时电 阻率 ρ /nΩ ·m ZL10 1 2.66 577～ 620 23.0 879 151 36 45.7 ZL10 1A 2.68 557～ 613 21.4 963 150 36 44.2 ZL10 2 2.65 577～ 600 21.1 837 155 40 54.8 ZL10 4 2.65 569～ 601 21.7 753 147 37 46.8 ZL10 5 2.68 570～ 627 23.0 837 159 36 46.2 ZL10 6 2.73 —21.4 963 100.5 —— ZL10 8 2.68 ———117.2 —— ZL10 9 2.68 —19 963 117.2 29 59.4 ZL11 1 2.69 —18.9 ———— ZL20 1 2.78 547.5 ～650 19.5 837 113 —59.5 ZL20 1A 2.83 547.5 ～650 22.6 833 105 —52.2 Zl20 2 2.91 —22.0 963 134 34 52.2 ZL20 3 2.80 —2 3.0 837 154 35 43.3 ZL20 4A 2.81 544～ 650 22.03 ———— ZL20 5A 2.82 544～ 633 21.9 888 113 —— Zl20 6 2.90 542～ 631 20.6 —155 —64.5 ZL20 7 2.83 603～ 637 23.6 —96.3 —53
各种牌号铸造铝合金的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。 Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A 由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。 ZL106 由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造。 ZL107 ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般，抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。多用砂型铸造。 ZL108 ZL108由于含Si量较高，又加入了Mg、Cu、Mn，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，
合金的铸造性能 合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等 等。 研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要 的。 合金的铸造性能包括： 1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气
●合金的铸造性能——合金的充型能力 1 合金的充型能力定义 定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着合金的结晶现象。因此，充型能力不仅取决于合金本身的流动能力，而且受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。 2 对铸件质量的影响 对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强，则容易获得薄壁而复杂的铸件，不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷；有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出，减小气孔、夹渣等缺陷；能够提高补缩能力，减小产生缩 孔、缩松的倾向性。 3 影响合金充型能力的因素及工艺对策 (1)合金的流动性
定义--流动性是指液态合金的流动能力。它属于合金的固有性质，取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小，热容量越大；导热率越小，结晶潜热越大；表面张力越小，则流动性越好)。 测定方法--为了比较不同合金的流动性，常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度，即可代表被测合金的流动性。常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。对于同一种合金，也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能 力)产生影响。 合金的化学成分决定了它的结晶特点，而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为4.3%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的，凝固层的内表面比较光滑，对后续金属液的流动阻力较小，加之共晶成分合金的凝固温度较低，容易获得较大的过热度，故流动性好；除共晶合金和纯金属以外，其他成分合金的凝固是在一定温度范围内进行的，铸件截面中存在液、固并存的
【ZL101】 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 【Zl101A】 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。 【Zl102】 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 【Zl104】 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 【Zl105、ZL105A】 由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。 【ZL106】 由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属 型铸造。 【ZL107】 ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般，抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。多用砂型铸造。 【ZL108】 ZL108由于含Si量较高，又加入了Mg、Cu、Mn，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，也可采用砂型铸造。 【ZL109】 这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金，由于含Si量提高，并加入了Ni，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，线膨胀系数和密度也有较大的降低，适合制作内燃发动机活塞及要求耐磨且尺寸、体积稳定的零件。主要用金属型铸造和砂型铸造。 【ZL111】 ZL111是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn、Ti，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。其焊接和切削加工性能一般。适合铸制形状复杂、承受重大负荷的动力结构件（如飞机发动机的结构件、水泵、油泵、叶轮等），要求气密性较好和在较高温度下工作的零件。主要采用金属型和 砂型铸造，也可采用压铸。 【ZL114A】
首先锻造铝合金和压铸铝合金不是一回事，有着不同的工艺特点。锻造铝合金是主要用于锻造加工的铝合金。压铸铝合金是属于铸造铝合金的，只不过它主要用压力铸造的铸造铝合金。 锻造铝合金包括A1--Si--Mg--Cu合金和A1-Cu-Ni-Fe合金，常用的锻造铝合金有LD2、LD5、LDl0等。它们含合金元素种类多，但含量少。它们的热塑性优良，故锻造性能甚佳，且力学性能也较好。这类合金主要用于承受载荷的模锻件以及一些形状复杂的锻件。 铸造铝合金有A1-Si系、A1-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四大类，对于铸造铝合金，除了要求必要的力学性能和耐蚀性外，还应具有良好的铸造性能。在铸造铝合金中，铸造性能和力学性能配合最佳的是A1-Si合金，又称硅铝明。铸造铝合金的铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性；用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等；制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动机活塞等。 在这里顺便也为大家介绍压铸铝合金常见的种类 Al-Mg 合金 Al-Mg铝合金的性能特点是：室温力学性能好；抗腐蚀性强；铸造性能比较差，力学性能的波动和壁厚效应都较大；长期使用时，有因时效作用而使合金的塑性下降，甚至压铸件出现开裂的现象；压铸件产生应力腐蚀裂纹的倾向也较大等。Al-Mg合金的缺点部分抵消了它的优点，使其在应用方面受到一定的限制。 Al-Zn 合金 Al-Zn铝合金压铸件经自然时效后，可获得较高的力学性能，当锌的质量分数大于10%时，强度显著提高。此合金的缺点是耐蚀性差，有应力腐蚀的倾向，压铸时易热裂。常用的Y401合金流动性好、易充满型腔，缺点是形成气孔倾向性大，硅、铁含量少时，易热裂。 Al-Si 合金 由于Al-Si铝合金具有结晶温度间隔小、合金中硅相有很大的凝固潜热和较大的比热容、线收缩系数也比较小等特点，因此其铸造性能一般要比其他铝合金为好，其充型能力也较好，热裂、缩松倾向也都比较小。Al-Si共晶体中所含的脆性相
各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。 Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A 由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。 ZL106 由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造。 ZL107 ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般，抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。多用砂型铸造。 ZL108 ZL108由于含Si量较高，又加入了Mg、Cu、Mn，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，也可采用砂型铸造。 ZL109 这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金，由于含Si量提高，并加入了Ni，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，线膨胀系数和密度也有较大的降低，适合制作内燃发动机活塞及要求耐磨且尺寸、体积稳定的零件。主要用金属型铸造和砂型铸造。